DE9103070U1

DE9103070U1 - Electric dynamo for bicycles mounted on the axle or hub of a wheel

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Publication number: DE9103070U1
Application number: DE9103070U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1990-10-10
Filing date: 1991-03-14
Publication date: 1991-07-18
Anticipated expiration: 2001-03-15

Description

Augsburg, den 5. Februar 1991 Anw. Aktenz.: MR.2770Augsburg, 5 February 1991 Reference number: MR.2770

Stefan Metzner, Dambörstraße 5, 8900 AugsburgStefan Metzner, Dambörstrasse 5, 8900 Augsburg

An der Achse bzw. Nabe eines Rads angeordneter elektrischer Dynamo für FahrräderElectric dynamo for bicycles mounted on the axle or hub of a wheel

Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektrischen Dynamo für Fahrräder nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The present invention relates to an electric dynamo for bicycles according to the preamble of claim 1.

Herkömmliche Fahrrad-Dynamos werden an Radgabeln des Fahrrads auf Höhe des Reifens befestigt, so daß der Dynamo über ein kleines Laufrad, welches durch Federkraft an den Reifen gedrückt wird, durch den Reifen antreibbar ist. Beim Einschalten des Dynamos wird durch Betätigung eines Freigabeschalters der Dynamo und somit das Laufrad gegen den Reifen gekippt und vorgespannt. Hierbei besteht erhebliche Verletzungsgefahr für Kinder, insbesondere wenn diese versuchen, den Dynamo während der Fahrt einzuschalten, und dabei mit dem Fuß bzw. der Hand in die Speichen des sich drehenden Rades gelangen.Conventional bicycle dynamos are attached to the wheel forks of the bicycle at the height of the tire, so that the dynamo can be driven by the tire via a small wheel that is pressed against the tire by spring force. When the dynamo is switched on, the dynamo and thus the wheel are tilted against the tire and pre-tensioned by activating a release switch. This poses a significant risk of injury to children, especially if they try to switch the dynamo on while riding and get their foot or hand caught in the spokes of the rotating wheel.

Desweiteren können durch das Abgreifen der Antriebsbewegung des Reifens durch das Laufrad massive Schädigungen der Re i fenseitenwand auftreten. Diese Erscheinung tritt insbesondere dann auf, wenn die Einstellung des Dynamos bezüglich des Reifens nicht optimal, d.h. die Achse des Laufrads nicht genau radial zum Reifen ist. Dabei wächst auch der Fahrwiderstand, und das Verhältnis zwischen der vom Menschen zu erbringenden Antriebsleistung und Lichtausbeute sinkt.Furthermore, massive damage to the tire sidewall can occur when the wheel picks up the tire's drive movement. This phenomenon occurs particularly when the dynamo is not optimally adjusted to the tire, i.e. the wheel's axis is not exactly radial to the tire. This also increases driving resistance, and the ratio between the driving power required from the human and the light output decreases.

Fahrrad-Dynamos, deren besagte Einstellung bezüglich des Reifens über eine horizontal und quer zur Fahrradlängsachse verlaufende Klemmschraube erfolgt, bergen weitere Ver-Ietzungsgefahren. Löst sich nämlich diese Klemmschraube imBicycle dynamos, whose adjustment in relation to the tire is carried out via a clamping screw running horizontally and perpendicular to the bicycle’s longitudinal axis, pose further risks of injury. If this clamping screw comes loose in the

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Betrieb des Dynamos durch die Erschütterungen während der Fahrt, so kippt der Dynamo um die Klemmschraube nach unten, so daß der Dynamo durch die Federkraft in die Radspeichen gedrückt wird, was schwere Stürze zur Folge haben kann.If the dynamo is operated by vibrations while driving, the dynamo tilts downwards around the clamping screw, so that the dynamo is pressed into the wheel spokes by the spring force, which can result in serious falls.

Darüberhinaus arbeitet ein herkömmlicher Dynamo selbst in dessen optimalem Betrieb nicht vollständig zufriedenstellend. Durch die GIeitlagerung des Dynamorotors sind die Reibverluste relativ groß, was zu kleinen Wirkungsgraden führt.In addition, a conventional dynamo does not work completely satisfactorily even when operating optimally. Due to the sliding bearings of the dynamo rotor, the friction losses are relatively high, which leads to low efficiencies.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, die oben genannten Probleme zu lösen.The invention is therefore based on the object of solving the above-mentioned problems.

Diese Aufgabe wird durch den im Anspruch 1 gekennzeichneten Dynamo ge löst.This object is achieved by the dynamo characterized in claim 1.

Durch die Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Dynamos nach Anspruch 2 wird darüberhinaus noch eine Beleuchtung des Fahrrads im Stand ermöglicht. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Dynamos sind Gegenstand der weiteren Unteranspüche. The design of the dynamo according to the invention according to claim 2 also enables the bicycle to be illuminated when stationary. Advantageous designs of the dynamo according to the invention are the subject of the further subclaims.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert, welche das Prinzip eines erfindungsgemäßen Dynamo im eingebauten Zustand im Axialschnitt zeigt.An embodiment of the invention is explained in more detail below with reference to the accompanying drawing, which shows the principle of a dynamo according to the invention in the installed state in axial section.

Die Zeichnung stellt den Bereich um eine Hälfte einer Fahrradvorderachse 1 dar, welche in eine Fahrradgabel 2 eingesteckt und mit dieser verschraubt ist. Auf der Achse 1 ist eine Radnabe 3, welche den Radkörper trägt, mittels Kugellager 4 drehbar gelagert. Radspeichen 5 sind durch gestrichelte Linien angedeutet.The drawing shows the area around one half of a bicycle front axle 1, which is inserted into a bicycle fork 2 and screwed to it. A wheel hub 3, which carries the wheel body, is rotatably mounted on the axle 1 by means of ball bearings 4. Wheel spokes 5 are indicated by dashed lines.

Zwischen Radnabe 3 und Aufhängung der Achse 1 in der Gabel 2 ist ein Wicklungsträger 6 fest mit der Achse 1 verbunden. Der Wi cklungsträger 6 besteht aus einer kreisrunden vertikalen Scheibe 6a und nahe deren Umfang angeordneten, horizontalenA winding support 6 is firmly connected to the axle 1 between the wheel hub 3 and the suspension of the axle 1 in the fork 2. The winding support 6 consists of a circular vertical disk 6a and horizontal

Wicklungsträgerstif ten 6b, an welchen am Umfang der Scheibe 6a verteilt mehrere elektrische Wicklungen 7 angebracht sind. An der Scheibe 6a sind Steckverbindungen 8 angebracht, welche die stromführenden Drähte der Wicklungen 7 mit dem entlang der Fahrradgabel 2 verlegten Leitungen miteinander verbinden, so daß beim Wechseln des Rades die Steckverbindungen 8 lösbar sind.Winding support pins 6b, to which several electrical windings 7 are attached distributed around the circumference of the disk 6a. Plug connections 8 are attached to the disk 6a, which connect the current-carrying wires of the windings 7 to the cables laid along the bicycle fork 2, so that the plug connections 8 can be removed when changing the wheel.

Bezüglich der Radachse 1 radial hinter den Wicklungen sind eine der Wicklungsanzahl entsprechende Anzahl von Permanentmagnet - Polpaaren N, S angeordnet, welche durch die Radnabe 3 getragen sind. Diese Polpaare N, S werden durch ihre einen Polträger 3a bildende Verbindung mit der Radnabe 3 bei Drehung des Rades mitgenommen und um die Wicklungen 7 herumgedreht, wodurch elektrische Spannung in die Wicklungen induziert wird.With respect to the wheel axle 1, radially behind the windings, a number of permanent magnet pole pairs N, S corresponding to the number of windings are arranged, which are supported by the wheel hub 3. These pole pairs N, S are carried along by their connection to the wheel hub 3, which forms a pole carrier 3a, when the wheel rotates and are rotated around the windings 7, whereby electrical voltage is induced in the windings.

Zum Schutz der Wicklungen 7 und der Pole vor Schmutz und Nässe ist auf den Wicklungsträger 6 eine Schutzkappe 9 aufgesteckt. To protect the windings 7 and the poles from dirt and moisture, a protective cap 9 is placed on the winding carrier 6.

Der Betrieb des oben beschriebenen Dynamos erfolgt über Akkupufferung, d.h., daß der Dynamo ständig mitläuft und ständig Strom erzeugt, welcher in den Akku eingespeist wird, wobei lediglich bei Bedarf die Stromverbraucher eingeschaltet werden. Selbstverständlich ist zwischen Dynamo und Akku ein entsprechender Schutz gegen Überladung bzw. Entladung des Akkus vorgesehen.The dynamo described above is operated via battery buffering, i.e. the dynamo is constantly running and constantly generating electricity, which is fed into the battery, with the power consumers only being switched on when required. Of course, appropriate protection against overcharging or discharging of the battery is provided between the dynamo and the battery.

Der Schalter zum Einschalten der Stromverbraucher kann am Lenker des Fahrrades angebracht werden, so daß beim Betätigen desselben keinerlei Sturzgefahr besteht. Zudem bietet der erfindungsgemäße Dynamo weitere Vorteile:The switch for switching on the power consumers can be attached to the handlebars of the bicycle so that there is no risk of falling when operating it. In addition, the dynamo according to the invention offers further advantages:

Durch die Akkupufferung ist die Beleuchtung des Fahrrades auch im Stand gewährleistet; durch die Anordnung des Dynamos an der Radachse bzw. Radnabe ist eine separate Lagerung des Dynamorotors nicht erforderlich, so daß die dem herkömmlichenThe battery buffer ensures that the bicycle is illuminated even when stationary; the arrangement of the dynamo on the wheel axle or wheel hub means that a separate bearing for the dynamo rotor is not necessary, so that the conventional

1 U 5 U * 13.1 U 5 U * 13.

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Dynamo anhaftenden Reibungsverluste hier nicht auftreten; durch den ständigen Betrieb des Dynamos kann die durch den Dynamo verursachte Belastung des Fahrradfahrers gering gehalten werden, welche bei Einschalten des Lichts nicht ansteigt. Friction losses inherent in the dynamo do not occur here; Due to the constant operation of the dynamo, the load on the cyclist caused by the dynamo can be kept to a minimum, and does not increase when the light is switched on.

Es liegt auf der Hand, daß die Drehzahl des Nabendynamos kleiner ist als die Drehzahl eines herkömmlichen Dynamos. Je doch kann aufgrund der möglichen, wesentlich größeren Radial ausdehnung des Dynamos bei gleichzeitig flacher Bauweise die Polpaarzahl gegenüber einem herkömmlichen Dynamo um ein Viel faches gesteigert werden, so daß insoweit mindestens teilweise eine Kompensation eintritt. Bei akkugepuffertem Betrieb braucht der Dynamo auch nicht die volle Leistung eines herkömmlichen Dynamos zu bringen, sondern kann, da er ständig mitläuft, den Akku mit schwacher Leistung ständig laden. Das hat auch noch den Vorteil, daß gegenüber dem erheblichen Fahrwiderstand eines herkömmlichen Dynamos nur ein vernachlässigbar kleiner und nicht merkbarer zusätzlicher Fahrwider· stand durch den Nabendynamo erzeugt wird.It is obvious that the speed of the hub dynamo is lower than that of a conventional dynamo. However, due to the possible, much larger radial expansion of the dynamo and the flatter design, the number of pole pairs can be increased many times over compared to a conventional dynamo, so that at least a partial compensation occurs. In battery-buffered operation, the dynamo does not need to deliver the full power of a conventional dynamo, but can, as it is constantly running, constantly charge the battery with low power. This also has the advantage that, compared to the considerable driving resistance of a conventional dynamo, only a negligible and unnoticeable additional driving resistance is generated by the hub dynamo.

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Claims

Augsburg, 5 February 1991 Applicant: Stefan Metzner, Augsburg Applicant Ref.: ME.2770 Protection claims

1. Electric dynamo for bicycles, with at least one permanent magnet pole pair (N, S) arranged on a pole carrier (3a) and at least one winding (7) arranged on a winding carrier (6), whereby the pole carrier (3a) and winding carrier (6) can be rotated relative to one another, characterized in that the dynamo is designed as a wheel hub dynamo, the winding carrier (6) of which is fixedly connected to the wheel axle (1) fixed to the frame on one side of a wheel hub (3), and the pole carrier (3a) of which forms the rotor and is fixedly connected to the wheel hub (3).

2. Dynamo according to claim 1, characterized in that it can be connected to the power consumers via a battery buffer.

3. Dynamo according to claim 1 or 2, characterized in that at least 5 windings (7) and at least 5 pole pairs (N, S) are provided.

4. Dynamo according to one of claims 1 to 3, characterized in that the pole pairs (N, S) are arranged radially outside the windings (7) with respect to the wheel axis (1).

5. Dynamo according to one of claims 1 to 4, characterized in that plug connections (8) are provided between the dynamo and power lines laid along the bicycle.

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